Che ruolo ha avuto la materia oscura nell'universo primordiale? Dal momento che costituisce la maggior parte della materia, deve avere qualche effetto. Invece di bruciare con la fusione di idrogeno, queste "stelle oscure" sono state riscaldate dall'annientamento della materia oscura.
E queste stelle oscure potrebbero essere ancora là fuori.
Solo poche centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang, l'Universo si è raffreddato abbastanza da consentire alla prima materia di fondersi da una nuvola surriscaldata di gas ionizzato. La gravità prese piede e questa prima materia si unì per formare le prime stelle. Ma queste non erano stelle come le conosciamo oggi. Contenevano quasi interamente idrogeno ed elio, divennero enormi masse e poi fecero esplodere come supernovae. Ogni generazione successiva di supernove seminava l'Universo con elementi più pesanti, creati attraverso la fusione nucleare di queste prime stelle.
Anche la materia oscura dominava l'Universo primordiale, fluttuando attorno alla materia normale in grandi aloni, concentrandola insieme alla sua gravità. Mentre le prime stelle si radunavano all'interno di questi aloni di materia oscura, un processo noto come raffreddamento dell'idrogeno molecolare li aiutò a collassare in stelle.
Oppure, questo è ciò che gli astronomi credono comunemente.
Ma un team di ricercatori statunitensi pensa che la materia oscura non stesse solo interagendo attraverso la sua gravità, ma era proprio lì nel mezzo delle cose. La loro ricerca è pubblicata sull'articolo "La materia oscura e le prime stelle: una nuova fase dell'evoluzione stellare". Le particelle di materia oscura compresse insieme iniziarono ad annichilirsi, generando enormi quantità di calore e travolgendo questo meccanismo molecolare di raffreddamento dell'idrogeno. La fusione dell'idrogeno fu interrotta e iniziò una nuova fase stellare - una "stella scura". Enormi sfere di idrogeno ed elio alimentate dall'annientamento della materia oscura, invece della fusione nucleare.
Se queste stelle scure sono abbastanza stabili, è possibile che esistano ancora oggi. Ciò significherebbe che una prima popolazione di stelle non ha mai raggiunto lo stadio della sequenza principale e vive ancora in questo processo interrotto, sostenuto dall'annientamento della materia oscura. Man mano che la materia oscura viene consumata nella reazione, la materia oscura aggiuntiva proveniente dalle regioni circostanti potrebbe fluire per mantenere il nucleo riscaldato e la fusione dell'idrogeno potrebbe non avere mai la possibilità di subentrare.
Tuttavia, le stelle oscure potrebbero non durare a lungo. La fusione della materia normale potrebbe infine sopraffare la reazione di annientamento della materia oscura. La sua evoluzione in una stella normale non sarebbe stata interrotta, ma solo ritardata.
Come potrebbero gli astronomi cercare queste stelle oscure?
Sarebbero molto grandi, con un raggio centrale maggiore di 1 UA (la distanza dalla Terra al Sole), quindi potrebbero essere candidati per esperimenti di lenti gravitazionali. Queste osservazioni usano la gravità delle galassie vicine per fungere da telescopio artificiale per focalizzare la luce da un oggetto più distante. Questa è la tecnica migliore che gli astronomi devono trovare gli oggetti più distanti.
Potrebbero anche essere rilevati dai prodotti di annientamento della materia oscura. Se la natura della materia oscura corrispondesse alla teoria delle particelle voluminose che interagiscono debolmente, il suo annientamento darebbe radiazioni e particelle molto specifiche in grandi quantità. Gli astronomi potrebbero cercare raggi gamma, neutrini e antimateria.
Un terzo modo per rilevarli sarebbe quello di cercare un ritardo nel passaggio alla fase della sequenza principale per le prime stelle. Le stelle oscure avrebbero potuto interrompere questo stadio per milioni di anni, portando a un divario insolito nell'evoluzione stellare.
Forse queste stelle oscure daranno agli astronomi le prove di cui hanno finalmente bisogno per sapere cos'è veramente la materia oscura.
Fonte originale: materia oscura e le prime stelle: una nuova fase dell'evoluzione stellare
